更新时间:2025-12-19 浏览次数:7
破解肠道菌群“合作密码”
在人类肠道这个复杂的微生态系统中,数以万亿计的微生物如何协同工作,将我们无法消化的膳食纤维(如多糖)转化为有益健康的物质(如短链脂肪酸),一直是科学家们探索的热点。近日,一项发表于国际食品科学顶级期刊《Food Chemistry》(IF>10.0) 的重磅研究,为我们揭示了肠道核心菌群——拟杆菌门(Bacteroidetes)成员在发酵枸杞来源的阿拉伯半乳聚糖(LBP-3)过程中精妙的“合作网络”。

这项由中国多所高校(大连工业大学、西北大学等)联合完成的研究,不仅明确了关键菌种(如Bacteroides caccae, Phocaeicola vulgaris)在降解LBP-3中的主导作用及其不同的糖偏好(P. vulgaris偏好阿拉伯糖,B. caccae偏好半乳糖),更重要的是,首次系统性地揭示了这些“先锋”菌种在降解过程中释放的特定寡糖片段,如何显著促进其他拟杆菌门成员(特别是Parabacteroides属的3个物种)的生长,同时阐明了菌群间基于底物交叉喂养(Cross-feeding)的高效协同机制。
环境保障/
厌氧工作站的核心价值
如此精细复杂的肠道微生物互作研究,对实验环境的要求近乎苛刻,拟杆菌门中的许多菌种是严苛厌氧菌,暴露于氧气会迅速死亡或失去活性,根本无法完成长达72小时甚至144小时的体外发酵实验,更无法精准模拟肠道内部的厌氧环境来观察其真实的代谢行为和相互作用。
本研究全程依赖于Electrotek AW500SG厌氧工作站提供的精密、稳定的厌氧环境,确保了菌株活性与功能真实展现,所有测试的10株拟杆菌门菌种(6株Bacteroides,3株Parabacteroides,1株Phocaeicola)均能在与肠道相似的厌氧条件下正常生长、代谢,真实反映其利用LBP-3的能力和偏好。

长时间发酵稳定可控: 研究涉及混合培养和单菌培养,时间跨度从24小时到144小时,AW500SG的卓越稳定性和均匀的腔体环境,保证了整个漫长实验过程中厌氧条件的恒定,使得糖利用率、分子量变化、寡糖生成、菌群生长等关键指标的监测结果高度可靠、可重复。

不同培养时间下,P. vulgatus和B. caccae发酵后LBP-3的变化。峰:1-甘露糖,2-葡萄糖胺,3-鼠李糖/葡萄糖醛酸,4-半乳糖醛酸,5-葡萄糖/半乳糖胺,6-半乳糖,7-阿糖,8-岩藻糖。
协同互作研究的基础: 观察B. caccae和P. vulgaris发酵上清液(Bc-CM, Pv-CM)促进其他菌种生长的实验(图1),其核心前提是提供上清液的“供体菌”必须在严格厌氧下健康生长并代谢LBP-3。AW500SG/TG为这一揭示菌群“合作”本质的关键环节提供了不可或缺的基础环境。

图1:Pv-CM(A)和Bc-CM(B)中其他拟杆菌属物种的生长。Pv/Bc CM:普通P.vulgatus/B.Cacae在LBP-3中的发酵上清液。数据以平均值±标准差表示(n=3),*p<0.05;**p<0.01;***与LBP-3组相比,p<0.001。
高质量研究成果的基石: 正是这种对实验环境的精准控制,使得研究者能够清晰描绘出不同菌种对LBP-3的利用模式、降解产物谱以及由此驱动的菌群互作网络,最终支撑了这项高质量成果在《Food Chemistry》上的发表。
研究启示
这项研究不仅增进了我们对肠道菌群如何协作利用复杂植物多糖(如枸杞LBP-3)的理解,为开发基于益生元/合生元的肠道健康干预策略提供了科学依据,同时也再次印证了在肠道微生物、严格厌氧菌功能机制等前沿领域的研究中,一台性能可靠、控制精准的厌氧工作站是获得真实、可信、可发表数据的“生命线”。

Electrotek AW500SG厌氧工作站,正是这样一款深受国内外顶尖实验室信赖的科研装备,它以其稳定的气体控制、精确的温度维持、优异的腔体均匀性和用户友好的操作体验,持续为探索肠道微生态奥秘、开发新型功能食品与益生元、研究病原厌氧菌、进行药物敏感性测试等关键领域的研究保驾护航。
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